CC BY
12
2. Установлено, что при пространственной альтернативной дифференциации решения климатической повторяемости эффективность скомпенсирует отрицательные влияния опасных явлений.
3. Разработан комплекс математических моделей и алгоритмов, позволяющих оценивать потенциальный (теоретически достижимый) эффект, который принципиально может быть получен за счет пространственной дифференциации решений.
Л и т е р а т у р а
1. Матерон Ж. Основы прикладной геостатистики.- М.: Мир, 1968.- 408 с.
2. Якушев В.П., Жуковский Е.Е. и др. Вариограмный анализ пространственной неоднородности сельскохозяйственных полей для целей точного земледелия: Метод. Пособие / АФИ. -СПб: 2010.- 48 с.
3. Захарян Ю.Г., Жуковский Е.Е. Об учете пространственной изменчивости характеристик сельскохозяйственного поля // Науч. - техн. бюл. по агропомической физике / АФИ.-1983.- № 54.- С. 3942.
4. Murphy A.H. The value of climatological, categorical and probalistic forecasts in the cost-loss ratio situation // Mon Wea. Rev.- 1977.-v.105 №7.- P. 803-816.
5. Thompson J. C. A. Numerical method for forecasting rainfall in the Los Angeles area // Mon. Wea. Rev.-1950.- v.78 №7.- P. 113 — 124.
6. Захарян Ю. Г. Оценка эффективности агротехнологических воздействий с учетом геостатистического анализа неоднородности : Мат. науч. сессии по итогам 2013 год / ГНУ АФИ РАСХН.- СПб, 2014.
7. Захарян Ю.Г., Усков А.О. Технологическая дефферентация и выбор планируемого урожая по фактической продуктивности в системах точного земледелия // Плодородие.-2009.- №2.-С. 26-28.
8. Брагинская Л.Л., Жуковский Е.Е. Методические рекомендации по построению функций полезности (Применительно к задачам использования Гидрометеорологической информации об опасных явлениях).- Ярославль: ГГО, 1981.- 15 с.
9. Чернов Г., Мозел Л. Элементарная теория статических решений.-М., 1962.- 406 с.
10. Брагинская Л.Л., Вимберг Г. П. и др. Методические рекомендации по оптимальному использованию и оценки потенциальной экономической эффективности прогнозов опасных явлений.-Л.: ГГО, 1983.- 46 с.
11. Жуковский Е.Е., Захарян Ю.Г., Саноян М.Г. О пространственной дифференциации агротехнических решений // Агроклимат и программирование урожая /, АФИ -СПб.- 1986.- С. 100-110.
12. Uskov A.O., Zakharian J. C. Expredient spatial differentiation of technologies of precise agriculture — 0тф0рматир0ван0: английсжий (США) according to productivity fastors. LAC 2009 Book of abstracts // Wageningen Akademic Publishers, The
Netherlands.- 2009.
УДК 658.382.2:631.3 Канд. техн. наук М.С. ОВЧАРЕНКО
(СПбГАУ, ovcharenko_ms@mail.ru) Канд. техн. наук А.А. ОВЧАРЕНКО
(СПбГАУ, ovcharenko1980@rambler.ru)
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОБОСНОВАНИЯ ПУТЕЙ ПОВЫШЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ОПЕРАТОРОВ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ САМОСВАЛЬНОЙ ТРАНСПОРТНОЙ
ТЕХНИКИ
Производственный травматизм, несчастный случай, транспортное средство, Марковская цепь
В процессе эксплуатации, технического обслуживания и ремонта самосвальных транспортных средств к возможным опасностям, которым подвергаются операторы в результате самопроизвольного опускания грузовых платформ, относятся придавливания, удары и другие.
Под травмированием оператора понимаем состояние, в котором он оказался в результате несчастного случая при работе на самосвальной сельскохозяйственной технике из-за придавливания грузовой платформой.
Возникновение такого несчастного случая возможно лишь в том случае, если оператор будет находиться в зоне падения платформы самосвальной техники, при отказе в системе гидравлического опрокидывающего устройства и отсутствии или неэффективности блокировочного устройства [1].
Несчастный случай, связанный с придавливанием оператора самосвальной платформой, происходит при наличии опасного фактора и при нахождении самого оператора в опасной зоне.
На рис. 1 - 2 представлено нахождение оператора и его помощника в опасной зоне при разгрузке самосвальной техники.
Проведем вероятностный анализ состояний, необходимых для образования несчастного случая в результате самопроизвольного опускания (падения) платформы, связанного с придавливанием оператора грузовой платформой самосвальной техники.
Рис. 1. Нахождение оператора в опасной зоне при чистке прилипшего груза на платформе
Рис. 2. Нахождение помощника оператора в опасной зоне при разгрузке самосвальной техники
Для возникновения исследуемого несчастного случая необходима поднятая на гидравлике платформа и наличие следующих четырех состояний [1]:
1. Состояние 0 - нахождение оператора в опасной зоне под поднятой на гидравлике грузовой платформой, в случаях: ремонта и технического обслуживания гидравлического опрокидывающего устройства; очистки транспортного средства; нахождения помощника (оператора) и постороннего человека во время разгрузки в зоне опускания - подъема самосвальной платформы в связи с выполнением им служебных обязанностей; нахождение оператора или помощника во время разгрузки на платформе (рис. 3).
6
Рис.3. Нахождение оператора в опасной зоне под поднятой на гидравлике платформой:
а - автомобиля-самосвала КамАЗ-55102; б - ГАЗ-САЗ-З51166
На рис. 3 видно, что оператор, находясь в одном из состояний (0), находится в опасной зоне при поднятой на гидравлике платформе, где травмирующим элементом является платформа.
2. Состояние 1 - отсутствие средств защиты (рис. 4), в случаях: отсутствия установки работником страховочного упора при нахождении под поднятой на гидравлике грузовой платформой; неправильной установки или установки непригодного, изношенного временем, некачественного страховочного упора или случайного предмета.
Рис. 4. Нахождение в опасной зоне под поднятой на гидравлике платформой при отсутствии средств защиты
3. Обозначим состояние 2, заключающееся в отказе гидравлической системы, в случаях: вырывания или разрыва гибкого гидрошланга; утечки масла из гидроцилиндра через поврежденный штуцер или прокладочные кольца гидроцилиндра; смещения яблока гидроцилиндра; поломки верхнего кронштейна гидроцилиндра; выхода из строя гидрораспределителя.
4. Состояние 3 - психофизиологическое состояние оператора (степень его работоспособности), в случаях: утомления; дремотных или просоночных состояний; психического угнетения или агрессии; болезненного или лекарственного состояния; состояния алкогольного опьянения. Снижение психофизиологического состояния (работоспособности), то есть вероятность попадания оператора в состояние 3, выражается запоздалыми реакциями у оператора, что может привести к несчастному случаю.
Наличие всех вышеперечисленных состояний позволило предположить о возможном попадании системы «оператор - машина» в состояние возникновения или отсутствия несчастного случая (травмирования оператора), при этом состояние (0) заключается в нахождении оператора в опасной зоне и определяется профессиональной и трудовой необходимостью оператора, связанной с самосвальной техникой, выполняя определенные технологические операции; состояние (1), заключающееся в принятии решения оператором (не использовать или использовать некачественный упор); состояние (3) - такое состояние, в котором он мог бы адекватно реагировать в экстремальных ситуациях и принимать мгновенные правильные решения. Это состояние определяется субъективными качествами, на которые нельзя полагаться при проектировании средств безопасности.
Таким образом, при поднятой на гидравлике грузовой платформы и нахождении оператора под ней существует опасность возникновения неисправности в гидравлическом опрокидывающем устройстве (попадание в состояние 2), что непременно приведет к самопроизвольному ее опусканию, а, следовательно, и к травмированию оператора (или персонала) - состояние 4. При попадании в состояние 5 будем считать, что несчастного случая с оператором не произойдет.
Рассмотрим возможные состояния и их исходы. Ситуация, связанная с выполнением оператором опасного действия. Опасным действием, приводящим к несчастному случаю, является попытка оператора опустить «заклинившую» на гидравлике платформу. При нахождении системы в состоянии 0, 1, 2, 3 несчастный случай произойдет (состояние 4), если установлен некачественный упор или ненадежный случайный предмет, и не произойдет (состояние 5), если, соответственно, установлен качественный упор или надежный случайный предмет.
Поэтому попадание системы в состояние 4 характеризуется тем, что если упор не выдерживает или упор выдерживает некоторое время, а потом ломается, то происходит несчастный случай.
В случае, если упор выдерживает некоторое время, потом ломается, существует вероятность попадания в состояние (4) и (5), то есть в момент самопроизвольного опускания, находясь в опасной зоне, оператор не успевает покинуть опасную зону (состояние 4) - несчастный случай и, наоборот,
упор не выдерживает, платформа падает, оператор успевает среагировать и оперативно покинуть опасную зону - состояние 5.
Наступление данного предположения определяется следующими факторами (состояние 3): психическим и физиологическим состоянием оператора, способностью в экстремальных ситуациях принимать мгновенные, правильные решения, техническим состоянием блокировочного упора, состоянием окружающей среды, состоянием его здоровья, настроением, атмосферой в коллективе и др. Возможна ситуация, когда угол подъема платформы не достаточный для травмирования, то есть придавливание помощника оператора не произойдет (состояние 5), так как он не находится в опасной зоне. Величина опасной зоны, зависящая от угла подъема платформы, была установлена экспериментальным путем и принимает следующие значения: при росте оператора от 170 - 185 см угол подъема платформы составляет 14° [1].
Таким образом, при угле подъема платформы меньше 14° несчастного случая со смертельным исходом не произойдет. Несомненно, такой угол может стать причиной травмирования, а именно: захвата частей тела или одежды, но не приведет к смерти оператора.
При отсутствии оператора (или помощника) в опасной и переменных опасных зонах в результате отказа в гидравлическом опрокидывающем устройстве и отсутствии или отказе блокировочного устройства, при этом травмы не произойдет, вероятность травмирования оператора равна нулю [1].
На основе вышеизложенного рассмотрим вероятностную модель возможного травмирования оператора самосвальной техники в процессе его трудовой деятельности.
Процесс трудовой деятельности оператора мобильной сельскохозяйственной самосвальной техники опишем в виде регулярной Марковской цепи [2] с двумя поглощающими состояниями, представленной на рис. 5.
Процесс, протекающий в физической системе, называется Марковским, если для каждого момента времени поведение системы в будущем зависит только от состояния системы в данный момент и не зависит от того, каким образом система пришла в это состояние. Иначе говорят, что процесс обладает Марковским свойством [2].
Случайный процесс с дискретным временем называется случайной последовательностью или случайной цепью. Случайная цепь, для которой в каждый момент времени дальнейшая последовательность событий зависит только от состояния системы в данный момент, называется Марковской цепью [2].
1-р 1-р 1-р 1-р
Рис. 5. Граф-схема Марковской цепи переходов возможного травмирования оператора транспортной сельскохозяйственной самосвальной техники. Состояние перехода: 0 - нахождение оператора в опасной зоне под поднятой на гидравлике грузовой платформой; 1 - отсутствие средств защиты; 2 - отказ гидравлической системы; 3 - психофизиологическое состояние оператора. Поглощающее состояние: 4 - возникновение и 5 - отсутствие несчастного случая.
Трудовой процесс оператора при работе на самосвальной технике с вероятностью благоприятных условий (Р) переходит в окончание трудового процесса без травмирования (без несчастного случая). В случае возникновения во время работы нештатных ситуаций (отказа в работе гидравлической системы подъемника) при нахождении оператора под поднятой на гидравлике платформой, а также нарушений им правил техники безопасности с вероятностью 1-Р переходит в поглощающее состояния, заключающиеся в возникновении или отсутствии несчастного случая с оператором мобильной самосвальной техники. Цепь имеет два невозвратных состояния, после прохождения, которых оператор заканчивает технологическую операцию (рис. 5): невозвратное состояние 4 характеризует возникновение несчастного случая с оператором; состояние 5 -благополучное без несчастного случая и без травмирования завершение трудовой деятельности оператора.
В соответствии с методом исследования Марковских цепей, используя метод декомпозиции, представим рис. 5 в виде совокупности матриц из четырех составляющих: р - вероятностей; Я -перехода; 0 - нулевой; Е - единичной.
"б Я
_ 0 Е
0 1 - р 0 0 0 р
0 0 1-р 0 0 р
0 0 0 1-р 0 р
0 0 0 0 1 - р р
0 0 0 0 1 0
0 0 0 0 0 1
Такая запись приводит матрицу к уравнению Колмогорова-Чепмена, решение которого позволяет получить ряд показателей для стационарного состояния Марковской цепи [2]:
1. Число попаданий в каждое из состояний
N = (Е - О)-1, (1)
2. Математическое ожидание длительности пребывания оператора в каждом из состояний
М = N ■ В, (2)
3. Вероятность перехода из промежуточных состояний в поглощающее:
В = N ■ Я. (3)
Выражения (1 - 3) представляют собой матричные операции, которые можно применить к Отформатировано: Отступ: Первая строка: 1,25 см
анализу возможного травмирования оператора, трудовая деятельность которого связана с эксплуатацией и техническим обслуживанием транспортной самосвальной сельскохозяйственной техники с вероятностью попадания в различные поглощающие состояния от 0 до 1.
Результаты обработки данных с помощью МаЛСАЭ представлены на рис.6, на котором кривые 1 и 2 характеризуют поглощающие состояния соответственно 4 и 5, из которых следует, что при возникновении нештатных ситуаций с вероятностью свыше 0,7 (кривая 1) (отказ в гидросистеме, нарушение правил техники безопасности оператором и др.) несчастные случаи будут отсутствовать.
При возникновении нештатной ситуации с вероятностью ниже 0,7 вероятность возникновения несчастных случаев может достигать 100%. Однако проведенный анализ травматизма за последние 16 лет показал, что вероятность возникновения нештатных ситуаций не превышает 0,6.
При такой вероятности возникновение несчастного случая при самопроизвольном опускании грузовой платформы равняется 3%, в том числе 1,2% приходится на придавливания грузовыми
платформами, связанными с неисправностями блокировочных устройств и гидросистемы, их отсоединением или отсутствием.
1
« 0,9
1 0,8 | 0,7
8 0,6
о
.0 0,5
8 0,4
Ё 0,3
£ 0,2 ф
ш 0,1 0
Вероятность возникновения нештатной ситуаций
Рис. 6. Изменение вероятностей возникновения несчастного случая:
1 - несчастный случай (поглощающее состояние 4);
2 - без несчастного случая (поглощающее состояние 5)
Таким образом, проведенные теоретические обоснования повышения безопасности операторов транспортной сельскохозяйственной самосвальной техники позволили получить процент возможного травмирования операторов, который считается достаточно высоким. В связи с этим доказана необходимость кардинально и достаточно широко уделить внимание одному из важнейших профилактических мероприятий, а именно: разработке и внедрению средств инженерно-технического обеспечения безопасности операторов в результате придавливания грузовой самосвальной платформой.
Л и т е р а т у р а
1. Овчаренко М.С. Повышение безопасности операторов транспортной сельскохозяйственной техники за счет разработки и внедрения инженерно-технических и организационных мероприятий: Дис... канд. техн. наук. - СПб, 2007. - 196 с.
2. Раскин Л.Г. Анализ сложных систем и элементов теории оптимального управления. - М.: Советское радио, 1976. - 344 с.
УДК 638.382 Доктор техн. наук В.С. СЕЧКИН
Доктор техн.наук Н.И. ДЖАББОРОВ
(nozimjon-59@mail.ru, ИАЭП) Код поля изменен
Канд.техн.наук Р.В. ШКРАБАК (СПбГАУ. v.shkrabak@mail.ru, ФБОУ ВПО СПбГАУ) Соискатель Н.И. РУЗАНОВА
(ФГБОУ ВПО СПбГАУ)
ДИНАМИКА ЛЕТАЛЬНЫХ ТРАВМ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ
И ПУТИ ИХ ПРОФИЛАКТИКИ
Электротравмы, динамика, профилактика
В экономике страны и её агропромышленного комплекса (АПК) широко используется электрооборудование и тепловые установки. Отметим, что наличие энергетических мощностей и потребление электроэнергии только в сельскохозяйственных организациях характеризуется
